АФАР, Прошу помощи Опции

[romaro]

Здравствуйте.
Стоит задача синтезировать патч решётку
Рабочая частота порядка 36 ГГц +-1ГГц
Ширина диаграммы направленности по уровню -3дБ не более 3 градусов
Коэфициент усиления не менее 30дБ
Уровень боковых лепестков не менее 20дБ
Пока хотелось бы просто сформировать геометрию антенки (не перестраиваемую ДН).
Интересует любая информация.
Спасибо.

[tduty5]

Здравствуйте. Стоит задача синтезировать патч решётку Рабочая частота порядка 36 ГГц +-1ГГц Ширина диаграммы направленности по уровню -3дБ не более 3 градусов Коэфициент усиления не менее 30дБ Уровень боковых лепестков не менее 20дБ Пока хотелось бы просто сформировать геометрию антенки (не перестраиваемую ДН). Интересует любая информация. Спасибо.

Эта книжка изучена?
Вот еще элегантная идея. Не знаю, правда, будет ли это называться патчем.

[romaro]

Спасибо за книжечку, посмотрю
А на русском языке чтонить есть интересного? Мож статейки какие у кого?

[tduty5]

Спасибо за книжечку, посмотрю А на русском языке чтонить есть интересного? Мож статейки какие у кого?

Google it:
Зелкин Е. Г., Соколов В. Г. Методы синтеза антенн: Фазированные антенные решетки и антенны с непрерывным раскрывом
Нефедов Е. И., Панченко Б. А. Микрополосковые антенны

[Proffessor]

Спасибо за книжечку, посмотрю
А на русском языке чтонить есть интересного? Мож статейки какие у кого?

Геометрия решетки? Это очень просто: програмка Fazar


Можно подобрать шаг решетки и количество элементов для получения нужной ширины луча и КНД (он же коэффициент усиления). К примеру для прямоугольной решетки 16х16 при шаге 5мм получается КНД=30dB, правда ширина луча при этом 5 град.
Для заданного шага расстановки элементов при максимальном отклонении луча надо проследить, чтобы не было побочных дифракционных лучей ДН. Если они присутствуют, надо уменьшать шаг.

Сообщение отредактировал Proffessor - Oct 23 2012, 11:39

[dabbler]

Геометрия решетки? Это очень просто: програмка Fazar

Ну это уж слишком просто:о) Исходя из ширины и усиления, товарищи надеются потерять в ДОСе не более 3 дБ. Как-то это сомнительно для 8-мм диапазона. Хотя в заголовке темы есть буковка "А" и тогда может что-то и решаемо. Ну уж очень похоже на очередной "Радар для новичка".

[Proffessor]

Ну это уж слишком просто:о) Исходя из ширины и усиления, товарищи надеются потерять в ДОСе не более 3 дБ. Как-то это сомнительно для 8-мм диапазона. Хотя в заголовке темы есть буковка "А" и тогда может что-то и решаемо. Ну уж очень похоже на очередной "Радар для новичка".

Весь процесс проектирования как правило состоит из множества "слишком простых" этапов, потому как невозможно обьять необьятное. Это просто самый первый шаг, определение геометрии. Здесь можно например выбрать геометрию так, чтобы получить КНД=36dB, с учетом того , что реально в ДФС потеряется 6dB.
Следующим шгом по идее должен быть выбор типа элементарного излучателя (патч или щель) и его расчет.

Сообщение отредактировал Proffessor - Oct 23 2012, 13:24

[escmar]

Может я и ретроград, но сомнительно на нынешнем уровне сделать полноценную ФАР на 8мм.
Я бы зеркало запузырил покрепче и мотор пошустрее.

[dabbler]

Может я и ретроград, но сомнительно на нынешнем уровне сделать полноценную ФАР на 8мм.
Я бы зеркало запузырил покрепче и мотор пошустрее.

Вполне полноценную делали еще лет 30 назад. Но не патч:о)

[romaro]

Геометрия решетки? Это очень просто: програмка Fazar

Полезная програмулина. А где сиё творение качнуть можно?

Google it:
Зелкин Е. Г., Соколов В. Г. Методы синтеза антенн: Фазированные антенные решетки и антенны с непрерывным раскрывом
Нефедов Е. И., Панченко Б. А. Микрополосковые антенны

спасибо. посмотрим.

Вполне полноценную делали еще лет 30 назад. Но не патч:о)

а по подробней можно? Что сделали? Результаты? Интересует всё.

[Pir0texnik]

Proffessor, дефицитный этот фазар, 4.1 по крайней мере. 4.3. У меня даже при постоянном распределении зачем-то делает у токов произвольные фазы какие-то, приходится руками исправлять. 4.1. таким не болеет?
up. вопрос снят, внимательнее надо быть. )

romaro, фазар тут http://www.ascor.eltech.ru/files/fazar.zip
4.1 только языком отличается?

[Proffessor]

Полезная програмулина. А где сиё творение качнуть можно?

Вот она.
http://www.radioscanner.ru/files/construction/file14789/
Хотя господа модераторы и запрещают пользоваться FTP-сервером, народ найдет способ обмена файлами.

Чтобы получить уровень боковиков менее -20dBc, придется задавать неравномерное амплитудное распределение, потому что при равномерном только -14dBc,

Сообщение отредактировал Proffessor - Oct 24 2012, 06:13

[romaro]

Благодарю.

[dabbler]

Не советовал бы прямо вот так сразу брать FAZAR и считать, что все проблемы решены. Программа до определенной степени "искусственная". Ну хотя бы для начала прочитать книжку Вендика и Парнеса Антенны с электрическим сканированием, к которой эта самая программа шла в нагрузку (ну это если честно в магазине покупать). А вообще, прежде чем браться за такую задачу, нужно ИМХО читать, читать и читать. На русском? Мейлукса ТИИЭР №3 за 82 год, Старка ТИИЭР №12 за 1974, Сборник Антенные решетки с электрическим сканированием ТИИЭР №11 за 1968 год. В обратном порядке, естественно. А до этого учебники почитать. Вот где-то так.
Да, Зелкина на этом этапе можете даже не открывать - там не про это:о)

Сообщение отредактировал dabbler - Oct 24 2012, 08:51

[escmar]

Вполне полноценную делали еще лет 30 назад. Но не патч:о)

Кто же против, советский ВПК патронов не жалел.
Сидели рукодельные дедушки с напильникам и молотковыми паяльниками...

[romaro]

Следующим шгом по идее должен быть выбор типа элементарного излучателя (патч или щель) и его расчет.

выбрал патч, подложка 100мкм(проект в HFSS выложил в одноимённой ветке) только вот не получается согласовать в полосе 2ГГц коаксиал на 50 с патчем ,не выходит аленький цветочек... может ктонить вразумит? или выскажет свои мысли.?
И ещё
Патч или щель - плюсы и минусы, поделитесь опытом и знаниями.
Спасибо.

[dabbler]

выбрал патч, подложка 100мкм(проект в HFSS выложил в одноимённой ветке) только вот не получается согласовать в полосе 2ГГц коаксиал на 50 с патчем ,не выходит аленький цветочек... может ктонить вразумит? или выскажет свои мысли.?
И ещё
Патч или щель - плюсы и минусы, поделитесь опытом и знаниями.
Спасибо.

При такой подложке хорошо, если у вас по 2-ке мегагерц 200-300 полосы получится. Увеличивайте толщину подложки. Но лучше - читайте книги. Это не тот случай, когда если что-то в руках вертеть очень долго, то что-то да и получится.

[proxi]

Патч или щель - плюсы и минусы, поделитесь опытом и знаниями.

смысл патча на 36Гиг? тарелка диаметром 30см + соответствующий облучатель обеспечит КНД более 30dB,
патч размерами получается 3x3 мм да и оные нужно собрать до кучи и запитать соответсвующим способом, масса потерь и промблем...а со щелями дело такое это типо когда у соседки течет то у меня капает... типо волновод, бегущая или стоячая волна,
по одной стенке щели и в не малом колл-ве для КНД 30 dB... щель это слот и поляризация там другая в сравнении с патчем...

[romaro]

При такой подложке хорошо, если у вас по 2-ке мегагерц 200-300 полосы получится. Увеличивайте толщину подложки. Но лучше - читайте книги. Это не тот случай, когда если что-то в руках вертеть очень долго, то что-то да и получится.

Вот в этой работе - Ahmed Fatthi Alsager "Design and Analysis of Microstrip Patch Antenna Arrays" прочитал следующее - From equations (4.18) ~(4.26) we can note that the impedance of the microstrip patch antenna is not depending on the substrate dielectric constant 􀔪􀝎 or the height of it h.
Враньё получается?

[Pir0texnik]

ахмед переврал баланиса. в оригинале у написано "the input resistance is not strongly dependent uponthe substrate height h" и добавил до кучи эпсилон.
но вообще при h/lambda << 1 от h уже ничего не зависит, учит нас баланис. но это все в первом приближении. конечно, от ширины и эпсилон все зависит, но слабее чем от ширины патча. все относительно. думаю это ахмед и хотел сказать.

[romaro]

Спасибо.
Ну хорошо. А что говорит баланис или кто другой по поводу связи h c входным сопротивлением патча? Естесвенно интересует случай h<<lambda.

[uve]

Спасибо.
Ну хорошо. А что говорит баланис или кто другой по поводу связи h c входным сопротивлением патча? Естесвенно интересует случай h<<lambda.

Входное сопротивление Вы можете подобрать перемещая точку запитки от центра патча к краю, в конце концов подключитесь к патчу с края через трансформирующий отрезок линии. Гораздо больше проблем вызывает близкое расположение патча к "земле" с рабочей полосой. Патч становится очень узкополосным.

[romaro]

Входное сопротивление Вы можете подобрать перемещая точку запитки от центра патча к краю, в конце концов подключитесь к патчу с края через трансформирующий отрезок линии.

Об этом уже почитал, и помоделировал.

Гораздо больше проблем вызывает близкое расположение патча к "земле" с рабочей полосой. Патч становится очень узкополосным.

А формулы связующие рабочую полосу и толщину подложки есть?
Спасибо.

[Pir0texnik]

Панченко, Нефедов Микрополосковые антенны. Мало кто еще морочился строгими (ну почти) методами решения МПА. В 3й главе что-то есть.

[dabbler]

А формулы связующие рабочую полосу и толщину подложки есть?

Есть стойкое подозрение, что полосу 2 ГГц на частоте 36 ГГц на простом патче вы не получите. К сожалению, толщину подложки нельзя увеличивать бесконечно. Тем более в решетке. Существуют методы расширения полосы патча. На вскидку, попробуйте поискать вот тут: Kin-Lu Wong.Compact and Broadband Microstrip Antennas. Да, сразу имейте ввиду, что как только вы поместите элемент в решетку, все сильно поменяется. Вам бы с шагом и сеткой определиться, исходя из требуемого сектора обзора, понять как вы патч возбуждать будете, как решеткой управлять, а уж потом лепить элемент.

[saab]

Есть стойкое подозрение, что полосу 2 ГГц на частоте 36 ГГц на простом патче вы не получите. К сожалению, толщину подложки нельзя увеличивать бесконечно. Тем более в решетке. Существуют методы расширения полосы патча.

Существуют. Это воздух в качестве диэлектрика тогда можно претендовать на 5-10% полосы от несущей и плюс ФАР из патчей тогда до 20%. Но все очень не просто и потребует некоторой сноровки. Патч дает КНД 8-9dBi соответственно каждая последующая секция по 3dB. Для 28dBi gain нужна решетка 8х8 = 64 патча и не факт что не потеряете оный походу в согласовании. С щелями то же. На 60Гиг патчик делается на кристалле. Епсилон ~13 арсенид галия, 8dBi gain полоса >10%.
http://www.hittite.com/content/documents/d...c6000lp711e.pdf

[barr]

подскажите пожалуйста, каким образом в ФАР технически реализуется изменение амплитуды токов излучающих элементов?

Изменяют размеры излучателей или используют неравномерные делители мощности ?

[saab]

подскажите пожалуйста, каким образом в ФАР технически реализуется изменение амплитуды токов излучающих элементов?

Изменяют размеры излучателей или используют неравномерные делители мощности ?

В первом приближении, если это не самолетная ФАР с синтезированной апертурой, ничего такого не нужно. Нужно все пачи сфазировать, те разместить на расстоянии лямбда/2 и сфазировать и поделить поровну
подведенную мощность, ибо в микрополоске скорость распространения ( читай фаза ) это не тоже
что и по воздуху. Как то так, если упрощенно.
А в самолетных ( как ярких представителей данного класса ) есть разные подходы. Многомодульность и плюс фазовращатели. Или общий генератор ( магнетрон? ) но изменяя частоту можно получить сдвиг фаз и как следствие сканирование диаграммы направленности.
Есть и другие варианты, но это за пределами даного топика.

[barr]

В первом приближении, если это не самолетная ФАР с синтезированной апертурой, ничего такого не нужно. Нужно все пачи сфазировать, те разместить на расстоянии лямбда/2 и сфазировать и поделить поровну
подведенную мощность, ибо в микрополоске скорость распространения ( читай фаза ) это не тоже
что и по воздуху. Как то так, если упрощенно.
А в самолетных ( как ярких представителей данного класса ) есть разные подходы. Многомодульность и плюс фазовращатели. Или общий генератор ( магнетрон? ) но изменяя частоту можно получить сдвиг фаз и как следствие сканирование диаграммы направленности.
Есть и другие варианты, но это за пределами даного топика.

равномерное распределение не интересует из-за боковых лепестков около -13.5 дб, поэтому "сфазировать и поделить поровну" не подходит.
Интересуют распределения типа Дольфа-Чебышева, Тейлора и некоторые другие, с помощью которых можно снизить УБЛ до заданного уровня.
Изменение частоты также не подразумевается.
Ставить на каждый патч-излучатель элемент управления не только фазой, но и амплитудой не всегда целесообразно. Остается неравномерное деление мощности между элементами решетки. Или есть какие-то другие альтернативы?

[DmitryHF]

равномерное распределение не интересует из-за боковых лепестков около -13.5 дб, поэтому "сфазировать и поделить поровну" не подходит.
Интересуют распределения типа Дольфа-Чебышева, Тейлора и некоторые другие, с помощью которых можно снизить УБЛ до заданного уровня.
Изменение частоты также не подразумевается.
Ставить на каждый патч-излучатель элемент управления не только фазой, но и амплитудой не всегда целесообразно. Остается неравномерное деление мощности между элементами решетки. Или есть какие-то другие альтернативы?

Есть, делайте "разреженные" (может правильно сказать не эквидистантные) АР, т.е. в середине АР элементы расположены чаще, чем по краям. По сути тоже самое, что и уменьшение амплитуды к краям, только оперерируют числом элементов.

[saab]

равномерное распределение не интересует из-за боковых лепестков около -13.5 дб, поэтому

Собственно боковые лепестки при большом КНД> 20dB это бич ( 1й боковой и фронт то бэк ), но я, как могли заметить, работаю в другом сегменте.
Вобще для подобных девайсов выше 3Гиг есть стандарты DIN, где собственно регламентируется маской боковые лепестки. Но, это реально больше касается зеркальных антенн а там для подобной оптимизации больше средств, от спец геометрии зеркала и облучателей. Так что у меня
доступность и дешевизна материалов. В основном упражняюсь на FR4 и много поляризационностью, так сэм восэм.

[ilnar]

равномерное распределение не интересует из-за боковых лепестков около -13.5 дб, поэтому "сфазировать и поделить поровну" не подходит.
Интересуют распределения типа Дольфа-Чебышева, Тейлора и некоторые другие, с помощью которых можно снизить УБЛ до заданного уровня.
Изменение частоты также не подразумевается.
Ставить на каждый патч-излучатель элемент управления не только фазой, но и амплитудой не всегда целесообразно. Остается неравномерное деление мощности между элементами решетки. Или есть какие-то другие альтернативы?

Теоретический заданный уровень боковых лепестков возможен, но в реали взаимная связь элементов все портит. Другое дело если попытаться спроектировать антенну с учетом взаимного влияний, но все это очень сложно.

[HFSS]

Теоретический заданный уровень боковых лепестков возможен, но в реали взаимная связь элементов все портит. Другое дело если попытаться спроектировать антенну с учетом взаимного влияний, но все это очень сложно.

Программы типа CST или HFSS для этого и созданы собственно чтобы эти сложности облегчать. Единственное в чем сложность это раздобыть достаточные машинные ресурсы, а по сути достаточный объём оперативной памяти.
А опыт показывает что моделирование (правда геометрия элементов сложная довольно) фар 15х15 (1-4 ГГц) может потребовать 500 Г ОЗУ и даже более. Естественно используется многопоточность вычислений.

[Corner]

Теоретический заданный уровень боковых лепестков возможен, но в реали взаимная связь элементов все портит. Другое дело если попытаться спроектировать антенну с учетом взаимного влияний, но все это очень сложно.

Такую проблему можно решить усложнением элемента решетки, чтобы в ближней зоне он не давал наводок на соседние элементы.

Есть, делайте "разреженные" (может правильно сказать не эквидистантные) АР, т.е. в середине АР элементы расположены чаще, чем по краям. По сути тоже самое, что и уменьшение амплитуды к краям, только оперерируют числом элементов.

А как это потом запитывать? Это же рехнуться можно.